【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT0129

利用課題名 / Title

高温スピンクラスターグラスの創成

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

スピングラス,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,電子顕微鏡/ Electronic microscope

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

山原 弘靖

所属名 / Affiliation

東京大学　大学院工学系研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

スピングラスはランダムネスとフラストレーションの磁気相互作用により、低温でスピンが凍結した状態を取る物質である。フェリ磁性体に非磁性・磁気異方性元素を添加することにより、高温のスピン凍結温度を有するスピンクラスターグラスが実現される。本研究では非常に小さいギルバートダンピング定数を有し、長距離のスピン波伝搬を実現するイットリウム鉄ガーネット（Y₃Fe₅O₁₂, YIG）に対して、磁気異方性Co²⁺と電荷補償・非磁性Si⁴⁺を添加することにより、高温スピングラスを実現した（Y₃Fe_5-2xCo_xSi_xO₁₂, YFCS）。本研究では作製したYFCS薄膜の元素分析を目的とし、高分解能走査型分析電子顕微鏡のエネルギー分散形X線分析装置による計測を実施した。

実験 / Experimental

試料はパルスレーザーデポジション法（PLD法）により、約100 nm厚みのYFCS薄膜（x=0, 0.05, 0.1, 0.2）をGd₃Ga₅O₁₂（GGG基板）(001)上に成膜した。元素分析は高分解能走査型分析電子顕微鏡（JSM-7800F, JEOL）のエネルギー分散形X線分析装置（EDX）により、加速電圧5 kV、エネルギー範囲0-20 keVの条件で実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

PLD法におけるターゲット組成のCo、Si比の増加（Co/Fe、Si/Fe: 0→0.04）とともに、EDXで得られた原子数比において系統的な増加を確認した（Co/Fe：0.02→0.05、Si/Fe: 0→0.02）。添加量xの増加に伴って系統的にスピン凍結温度が高温化することが観測されており、元素置換のスピン凍結挙動への寄与が確認された。一方、Co-Lα線（0.78 keV）とFe-Lα線（0.705 keV）の干渉によりピーク分離は困難であり、EDXによる正確な組成同定には課題が残る。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. Hiroyasu Yamahara , Kenyu Terao , Zhiqiang Liao, Siyi Tang, Ahamed E M K Ikball, Md Shamim Sarker, Munetoshi Seki, Hitosh i Tabata, "Spin wave propagation in spin cluster glass Co, Si substituted rare earth iron garnet thin films", MRM2023/IUMRS-ICA2023, Dec. 11-16, 2023, Kyoto, Japan

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件